超聲波探傷輪驅動機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲波探傷輪驅動機器人，包括行走機構、檢測執行機構及耦合劑涂刷機構，行走機構包括機架和安裝在機架底部的行走輪，檢測執行機構包括檢測執行部和帶動檢測執行部進行直線往復運動的導向部，檢測執行部位于導向部的左側，檢測執行部包括超聲波探頭、超聲波探頭夾持件、帶動超聲波探頭旋轉的旋轉電機以及帶動超聲波探頭、超聲波探頭夾持件和旋轉電機整體上升或下降的升降驅動結構，升降驅動結構與導向部相連，耦合劑涂刷機構包括通過耦合劑輸送管路依次相連的耦合劑容器、齒輪泵和耦合劑刷。本實用新型成本較低，易于加工制造，可提高工作效率和檢測精度，降低勞動強度。
【專利說明】超聲波探傷輪驅動機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于超聲波探傷輔助裝置領域，尤其涉及一種超聲波探傷輪驅動機器人。
【背景技術】
[0002]超聲波探傷因具備良好的方向性、相當高的強度和穿透能力、在兩種傳播介質的界面上能產生反射、折射和波形轉換以及對人體無傷害等優點，而常常被作為壓力容器、造船、鍋爐等設備制造過程中的無損檢測方法之一。
[0003]現有的超聲波探傷的主要操作步驟除了探傷要求確定、探傷儀調整等準備工作夕卜，主要包括清理、刷耦合劑、檢測缺陷、缺陷位置和形狀確定等。其中，清理過程需采用鋼刷等工具清理需要探傷部位及周圍的鐵屑、焊渣、灰塵等污物；刷耦合劑的過程中，超聲波探傷常用專用面粉做的稀漿糊、機油等作為耦合劑，操作人員將耦合劑涂刷在需要檢測的位置上，人工超聲波探傷方法采用刷一段耦合劑，檢測一段的探傷方法；超聲波檢測過程中，根據超聲波檢測的原理和國家標準要求，斜探頭應垂直于焊縫中心線放置在檢測面上，作鋸齒狀掃查，探頭前后移動的范圍應保證掃查到全部焊縫接頭截面，在保持探頭垂直焊縫作前后移動的同時，還應作10°?15°的左右轉動；判斷缺陷形狀過程中，如果在檢測過程中發現有缺陷的位置，需要停止檢測，通過前后、左右轉動和環繞轉動判斷缺陷的位置、種類，并做記錄。
[0004]采用人工方法進行超聲波探傷檢測存在工作效率低、影響后續工作進度和勞動強度大等缺點，現以壓力容器對該人工方法的缺陷進行解釋說明:工作效率低，由于壓力容器筒體的圓形特點，在頂部及其附近位置不利于刷耦合劑和檢測，一般單次檢測120°，然后通過專用工裝將壓力容器旋轉120°，再進行檢測，需要三次才能將壓力容器的一個筒節檢測完畢，不光勞動強度大，而且工作效率很低；影響后序工作進度，壓力容器的制造過程一般是先進行焊接，通過檢測后才能進行修補、焊接附件、壓力試驗和上油漆等工作，在超聲波檢測時，必須停止其它工作，超聲波探傷的低效率嚴重影響壓力容器的制造速度；精度比較低，國家標準對于探頭的最大移動速度、鋸齒形移動的距離都有明確的要求，由于受精力集中程度、操作細心程度和檢測人員的勞累程度等方面的影響要求，很難達到標準要求，影響實際檢測的結果；勞動強度大，壓力容器超聲波探傷一般至少需要兩個操作人員，一個操作人員刷耦合劑，另外一個進行檢測，在轉動壓力容器時，還需要一個人到外面操作，另外一個人觀察轉動角度，長時間手持探頭，采用固定姿勢和均勻的壓緊力造成檢測人員的勞動強度比較大。
[0005]由此可見，現有技術有待于進一步的改進和提高。
實用新型內容
[0006]本實用新型為避免上述現有技術存在的不足之處，提供了一種超聲波探傷輪驅動機器人，該機器人能協助人工操作，完成探傷任務，有利于提高工作效率及降低勞動強度。
[0007]本實用新型所采用的技術方案為:
[0008]超聲波探傷輪驅動機器人，包括行走機構、檢測執行機構及耦合劑涂刷機構，行走機構包括機架和安裝在機架底部的行走輪，檢測執行機構位于機架的左側且該檢測執行機構包括檢測執行部和帶動檢測執行部進行直線往復運動的導向部，檢測執行部位于導向部的左側，檢測執行部包括超聲波探頭、超聲波探頭夾持件、帶動超聲波探頭旋轉的旋轉電機以及帶動超聲波探頭、超聲波探頭夾持件和旋轉電機整體上升或下降的升降驅動結構，升降驅動結構與導向部相連，耦合劑涂刷機構包括通過耦合劑輸送管路依次相連的耦合劑容器、齒輪泵和耦合劑刷，耦合劑容器安裝在機架頂部的右上方，齒輪泵安裝在機架頂部，耦合劑刷位于超聲波探頭的前方。
[0009]所述導向部包括直線滑軌、套置在直線滑軌上的同步帶、安裝在同步帶上的滑塊以及驅動同步帶運轉的步進電機。
[0010]所述升降驅動結構包括安裝在上述滑塊上的直線電機，該直線電機的電機軸朝下。
[0011 ] 所述檢測執行部還包括用于安裝旋轉電機的旋轉電機定位架，旋轉電機定位架包括上支架和下支架，上支架上開設有可供旋轉電機通過的通槽，旋轉電機與下支架固連且旋轉電機的電機軸朝下，上述直線電機位于旋轉電機的一側且該直線電機的機身與上支架固連，直線電機的電機軸與下支架相連。
[0012]所述旋轉電機定位架上還安裝有旋轉電機升降導桿，旋轉電機升降導桿和直線電機分別位于旋轉電機的兩側，該旋轉電機升降導桿的下端與下支架固連、上端可沿上支架上下移動。
[0013]所述旋轉電機的電機軸通過旋轉軸與超聲波探頭夾持件相連，旋轉軸的上部與下支架固連，旋轉軸的下部與超聲波探頭夾持件相連且兩者之間設置有壓縮彈簧。
[0014]所述超聲波探頭夾持件的頂部設置有撥叉狀連接板，超聲波探頭通過橫軸鉸接在該撥叉狀連接板的叉口處。
[0015]所述行走輪有四個,其分別為左前行走輪、左后行走輪、右前行走輪和右后行走輪，其中，左前行走輪與右后行走輪為主動輪、左后行走輪與右前行走輪為從動輪，或者左前行走輪與右后行走輪為從動輪、左后行走輪與右前行走輪為主動輪，兩個主動輪分別由第一驅動電機和第二驅動電機驅動；所述第一、第二驅動電機分別通過電機定位板安裝在機架底部，第一、第二驅動電機分別通過聯軸器與由其驅動的主動輪的輪軸相連。
[0016]所述直線電機的電機軸與下支架的接觸處設置有第一導套，旋轉電機升降導桿與上支架的接觸處設置有第二導套。
[0017]所述機架的左側頂部固連有用于安裝導向部的豎板，機架的右側頂部固連有用于安裝耦合劑容器的支撐板，該支撐板呈倒置的L型，機架的左側頂部還安裝有對上述行走機構、檢測執行機構、耦合劑涂刷機構以及升降驅動結構進行控制的驅動控制箱。
[0018]由于采用了上述技術方案，本實用新型所能取得的有益效果為:
[0019]1、本實用新型能夠降低勞動強度，本實用新型將涂刷耦合劑及探頭夾持等重勞動內容由其自身來完成，同時配合轉動壓力容器即可完成檢測，極大地降低了檢測人員的勞動強度。
[0020]2、本實用新型能夠提高工作效率，進行超聲波探傷檢測時，檢測人員只需要在壓力容器內部操作，不需要人工涂刷耦合劑，大大提高了檢測效率；伴隨著檢測效率的提高，會加快整個加工生產的效率，減少因為檢測效率低而造成的誤工現象。
[0021]3、本實用新型能夠提高檢測精度，本實用新型能使超聲波探頭和壓力容器壁之間有比較合適和穩定的壓緊力，避免由于檢測人員的勞累、緊張等人為因素造成的壓力和方向不均的現象。
[0022]4、本實用新型結構簡單，制作成本較低，易于加工制造，控制簡易方便，精確度較聞，應用于實際生廣，可大大提聞超聲波探傷的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的正視圖。
[0024]圖2為本實用新型的左視圖。
[0025]圖3為本實用新型的俯視圖。
[0026]其中，
[0027]1、行走機構101、機架102、左前行走輪103、右前行走輪104、左后行走輪105、右后行走輪106、豎板107、支撐板108、控制箱定位板109、第一驅動電機110、電機定位板111、聯軸器112、夾緊板2、導向部201、步進電機202、同步帶203、直線滑軌204、滑塊
3、檢測執行部301、直線電機302、直線電機的電機軸303、第一導套304、直線電機定位架305、旋轉電機306、上支架307、下支架308、旋轉電機升降導桿309、第二導套310、旋轉軸311、壓縮彈簧312、超聲波探頭夾持件定位板313、撥叉狀連接板314、超聲波探頭夾持件315、超聲波探頭316、支撐架4、耦合劑涂刷機構401、耦合劑容器402、耦合劑輸送管路403、齒輪泵404、耦合劑刷5、驅動控制箱
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型并不限于這些實施例。
[0029]如圖1至圖3所示，超聲波探傷輪驅動機器人，包括行走機構1、檢測執行機構及耦合劑涂刷機構4。
[0030]如圖2及圖3所示，所述行走機構包括機架101和安裝在機架101底部的行走輪，行走輪有四個，其分別為左前行走輪102、左后行走輪104、右前行走輪103和右后行走輪105，其中，左前行走輪102與右后行走輪105為主動輪、左后行走輪104與右前行走輪103為從動輪，或者左前行走輪102與右后行走輪105為從動輪、左后行走輪104與右前行走輪103為主動輪，也就是說，這四個行走輪中有兩個是主動輪，另外兩個是從動輪，兩個主動輪中的一個位于機架101底部的前側，另一個位于機架101底部的后側，且這兩個主動輪需同時滿足一個位于機架101底部的左側，另一個位于機架101底部的右側，兩個主動輪分別由第一驅動電機109和第二驅動電機驅動；所述第一、第二驅動電機分別通過電機定位板110安裝在機架101底部，第一、第二驅動電機分別通過聯軸器111與由其驅動的主動輪的輪軸相連，從動輪隨主動輪的轉動而轉動，通過行走機構I中的第一、第二驅動電機的單獨動作或配合動作，可以使本實用新型作出前進、后退或轉彎等動作。
[0031 ] 如圖1至圖3所示，檢測執行機構位于機架101的左側且該檢測執行機構包括檢測執行部3和帶動檢測執行部3進行直線往復運動的導向部2;導向部2包括直線滑軌203、套置在直線滑軌203上的同步帶202、安裝在同步帶202上的滑塊204以及驅動同步帶202運轉的步進電機201 ;檢測執行部3位于導向部2的左側，檢測執行部3包括超聲波探頭315、超聲波探頭夾持件314、帶動超聲波探頭315旋轉的旋轉電機305以及帶動超聲波探頭315、超聲波探頭夾持件314和旋轉電機305整體上升或下降的升降驅動結構，超聲波探頭夾持件314的頂部設置有撥叉狀連接板313，超聲波探頭315通過橫軸鉸接在該撥叉狀連接板313的叉口處，從而能夠實現超聲波探頭315的自動找平，方便在檢測壓力容器的環焊縫時，滿足探頭的前后、左右小幅度的轉動要求；升降驅動結構包括直線電機301，直線電機301通過直線電機定位架304安裝在上述滑塊204上，通過滑塊204的往復運動帶動檢測執行部進行整體左右往復運動，該直線電機的電機軸302朝下；所述檢測執行部3還包括用于安裝旋轉電機305的旋轉電機定位架，旋轉電機定位架包括上支架306和下支架307，上支架306上開設有可供旋轉電機305通過的通槽，旋轉電機305與下支架307固連且旋轉電機305的電機軸朝下,上述直線電機301位于旋轉電機305的一側且該直線電機301的機身與上支架306固連，直線電機的電機軸302與下支架307相連；旋轉電機定位架上還安裝有旋轉電機升降導桿308，旋轉電機升降導桿308和直線電機301分別位于旋轉電機305的兩側，該旋轉電機升降導桿308的下端與下支架307固連、上端可沿上支架306上下移動；直線電機的電機軸302與下支架307的接觸處設置有第一導套303，旋轉電機升降導桿308與上支架306的接觸處設置有第二導套309，直線電機301通過第一導套303帶動下支架307上下往復運動，同時旋轉電機升降導桿308通過第二導套309起導向作用，從而實現了旋轉電機305與超聲波探頭夾持件整體位置的上升或下降；旋轉電機305的電機軸通過旋轉軸310與超聲波探頭夾持件314相連，旋轉軸310的上部通過軸套與下支架307固定連接，旋轉軸310的下部與超聲波探頭夾持件314相連且兩者之間設置有壓縮彈簧311。
[0032]本實用新型中的檢測執行部通過直線電機301的驅動來實現超聲波探頭夾持件314等的上下移動，并可通過壓縮彈簧311來控制超聲波探頭315的最終受力在規定的范圍內變化，維持超聲波探頭315和壓力容器壁之間的受力，在本實用新型開始工作前和工作結束后，通過直線電機301將超聲波夾持件314及其所夾持的超聲波探頭315進行提升，避免了對超聲波探頭315不必要的磨損，采用旋轉電機305驅動超聲波探頭315轉動，可完成在正常檢測和判斷缺陷形狀時的轉動動作。
[0033]如圖1及圖3所示，耦合劑涂刷機構4包括通過耦合劑輸送管路402依次相連的耦合劑容器401、齒輪泵403和耦合劑刷404，耦合劑容器401安裝在機架101頂部的右上方，齒輪泵403安裝在機架101頂部，上述超聲波探頭夾持件314的上方設置有超聲波探頭夾持件定位板312，該超聲波探頭夾持件定位板312安裝在旋轉軸310下部的支撐架316上，超聲波探頭夾持件定位板312呈L狀，耦合劑刷404安裝在該超聲波探頭夾持件定位板312上，且耦合劑刷404位于超聲波探頭315的前方，耦合劑刷404在前面涂刷耦合劑，超聲波探頭315緊隨其后進行探傷。
[0034]如圖1及圖3所示，所述機架101的左側頂部固連有用于安裝導向部2的豎板106，機架101的右側頂部固連有用于安裝耦合劑容器401的支撐板107，該支撐板107呈倒置的L型，耦合劑容器401通過位于支撐板107前后兩側的夾緊板112實現其在支撐板107的安裝定位，機架101的左側頂部還安裝有對上述行走機構1、檢測執行機構、耦合劑涂刷機構4以及升降驅動結構進行控制的驅動控制箱5，驅動控制箱5通過安裝在機架101頂部前后兩側的控制箱定位板108實現其在機架101上的夾緊定位，驅動控制箱5用于盛放和安裝上述各電機的驅動器和控制板等。
[0035]本實用新型中未述及的部分，采用或借鑒已有技術即可實現。
[0036]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0037]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0038]盡管本文中較多的使用了諸如行走機構1、機架101、豎板106、控制箱定位板108、導向部2、同步帶202、檢測執行部3、直線電機301、上支架306、第二導套309、撥叉狀連接板313、耦合劑涂刷機構4、齒輪泵403、耦合劑刷404等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
[0039]需要進一步說明的是，本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型的精神所作的舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:包括行走機構、檢測執行機構及耦合劑涂刷機構，行走機構包括機架和安裝在機架底部的行走輪，檢測執行機構位于機架的左側且該檢測執行機構包括檢測執行部和帶動檢測執行部進行直線往復運動的導向部，檢測執行部位于導向部的左側，檢測執行部包括超聲波探頭、超聲波探頭夾持件、帶動超聲波探頭旋轉的旋轉電機以及帶動超聲波探頭、超聲波探頭夾持件和旋轉電機整體上升或下降的升降驅動結構，升降驅動結構與導向部相連，耦合劑涂刷機構包括通過耦合劑輸送管路依次相連的耦合劑容器、齒輪泵和耦合劑刷，耦合劑容器安裝在機架頂部的右上方，齒輪泵安裝在機架頂部，耦合劑刷位于超聲波探頭的前方。
2.根據權利要求1所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述導向部包括直線滑軌、套置在直線滑軌上的同步帶、安裝在同步帶上的滑塊以及驅動同步帶運轉的步進電機。
3.根據權利要求2所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述升降驅動結構包括安裝在上述滑塊上的直線電機，該直線電機的電機軸朝下。
4.根據權利要求3所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述檢測執行部還包括用于安裝旋轉電機的旋轉電機定位架，旋轉電機定位架包括上支架和下支架，上支架上開設有可供旋轉電機通過的通槽，旋轉電機與下支架固連且旋轉電機的電機軸朝下，上述直線電機位于旋轉電機的一側且該直線電機的機身與上支架固連，直線電機的電機軸與下支架相連。
5.根據權利要求4所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述旋轉電機定位架上還安裝有旋轉電機升降導桿，旋轉電機升降導桿和直線電機分別位于旋轉電機的兩偵牝該旋轉電機升降導桿的下端與下支架固連、上端可沿上支架上下移動。
6.根據權利要求4所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述旋轉電機的電機軸通過旋轉軸與超聲波探頭夾持件相連，旋轉軸的上部與下支架固連，旋轉軸的下部與超聲波探頭夾持件相連且兩者之間設置有壓縮彈簧。
7.根據權利要求1所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述超聲波探頭夾持件的頂部設置有撥叉狀連接板，超聲波探頭通過橫軸鉸接在該撥叉狀連接板的叉口處。
8.根據權利要求1所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述行走輪有四個，其分別為左前行走輪、左后行走輪、右前行走輪和右后行走輪，其中，左前行走輪與右后行走輪為主動輪、左后行走輪與右前行走輪為從動輪，或者左前行走輪與右后行走輪為從動輪、左后行走輪與右前行走輪為主動輪，兩個主動輪分別由第一驅動電機和第二驅動電機驅動；所述第一、第二驅動電機分別通過電機定位板安裝在機架底部，第一、第二驅動電機分別通過聯軸器與由其驅動的主動輪的輪軸相連。
9.根據權利要求5所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述直線電機的電機軸與下支架的接觸處設置有第一導套，旋轉電機升降導桿與上支架的接觸處設置有第二導套。
10.根據權利要求1所述的超聲波探傷輪驅動機器人，其特征在于:所述機架的左側頂部固連有用于安裝導向部的豎板，機架的右側頂部固連有用于安裝耦合劑容器的支撐板，該支撐板呈倒置的L型，機架的左側頂部還安裝有對上述行走機構、檢測執行機構、耦合劑涂刷機構以及升降驅動結構進行控制的驅動控制箱。
【文檔編號】G01N29/04GK203838115SQ201420191405
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月18日 優先權日:2014年4月18日
【發明者】胡效東, 劉憲福, 王超, 閔迎亞 申請人:山東科技大學